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探索太空中超冷原子的极限 - SCARAB Bates
在 MAIUS 探空火箭任务中 [ 1 ] 成功产生和研究了原子玻色-爱因斯坦凝聚态，以及在国际空间站 (ISS) 上持续运行的冷原子实验室 (CAL) 用户设施 [ 2 ] 表明，可以在自由落体实验装置中进行超冷原子物理研究。这些实验利用了真空室内自由演化的超冷原子与真空室本身之间不存在差异重力加速度的情况。也就是说，在没有任何故意施加的力的情况下，量子气体仍然惯性地限制在实验装置的观测体积内。在这些装置内进行的实验充分利用了微重力的特性，例如，可以长时间观测自由膨胀的玻色-爱因斯坦凝聚态气体，通过原子光学操控将这些气体的膨胀能量最小化到皮开尔文能量范围 [ 3 , 4 ]。其他实验则利用微重力为超冷原子施加新的捕获几何形状，即通过射频修整磁捕获势产生的球壳（气泡）势，否则这些原子会因重力下垂而严重扭曲 [ 5 ]。已经设想了一个针对微重力下超冷原子和分子气体的综合研究议程，这一愿景正在指导 CAL 及其潜在升级的开发，以及 NASA 和德国航天局 (DLR) 的玻色-爱因斯坦凝聚态和冷原子实验室 (BECCAL) 联合任务的开发 [ 6 ]。如其他地方所讨论的 [7]，自由落体超冷原子实验装置中的无背景电位环境开辟了几个引人注目的研究方向。这些方向包括开发具有增强询问时间的原子干涉仪并利用惯性将物质波限制在物理对象附近的能力；研究相干原子光学，利用长时间追踪近单色物质波演化的能力；研究新型捕获几何中的标量玻色-爱因斯坦凝聚体；研究大型三维体积和均匀条件下的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体和其他量子气体混合物；研究大范围内强相互作用的原子和分子量子气体
用于纳米制造的X射线光刻技术：有未来吗？
在X射线光刻（XRL）过程中，一些对X射线敏感并在特定溶剂中照射后改变溶解速率的材料（称为抗蚀剂）通过掩模暴露于X射线源并被图案化。掩模由重Z元素（Au，W等）组成，用作吸收区，而载体基板由低衰减元素（Si，Be，金刚石，SiC，SiNx等）组成（Tormen等人，2011年）。 XRL 的概念最早由 H. Smith 和 Spears 于 1972 年提出（Spears and Smith，1972；Smith 等，1973），由于其波长更短、穿透深度更大（比传统紫外光刻技术更短），引起了微纳米制造界的关注，为构建具有高深宽比、厚光刻胶和几乎垂直侧壁的微型器件提供了新的可能性（Maldonado 等，1975；Maydan 等，1975）。XRL 是 LIGA 工艺 [德语缩写 Lithographie Galvanoformung Abformung，意为光刻电沉积、成型（Becker 等，1986）] 的基本步骤，包括在显影的光刻胶结构中电沉积金属，以获得模具或电极，用于后续的复制工艺，如成型或电火花加工。 X 射线可分为软 X 射线和硬 X 射线（或深 X 射线），软 X 射线的能量范围为 150 eV 至约 2 keV，硬 X 射线（或深 X 射线）的能量则大于 5 keV。软 XRL 适用于光刻胶厚度有限的高分辨率结构（< 50 nm）。深 XRL（DXRL）通常用于 LIGA 工艺及照射厚光刻胶（数百微米）。目前，同步辐射设备中已有 XRL 技术。半导体行业对 XRL 的兴趣与技术节点的定义有关。该术语指的是特定的半导体制造工艺及其设计规则：最初，节点号定义了栅极长度或半节距（HP），而目前（22 nm 以下）它与采用特定技术制造的特定一代芯片有关。由于波长比紫外线更短，XRL 有可能确保所有技术节点的“分辨率储备”。此外，它不需要像紫外光刻那样在每个技术节点上都使用不同的设备。然而，该技术的潜力尚未得到充分发挥，因为人们首先关注的是紫外光刻，然后是极紫外光刻（Tormen 等人，2011 年）。最近，XRL 引起了 Next 2 节点（10 纳米技术节点以外）及以后的新关注，这主要是由于软 X 射线干涉光刻的潜力（Wu 等人，2020 年，Mojarad 等人，2015c 年）。
不同材料中锂的定量电子探针微分析
pia.schweizer@cea.fr电子探针微分析（EPMA）是一种可靠且广泛使用的技术，可用于对科学和工业应用进行非破坏性，准确的材料表征。尽管对锂具有极大的兴趣（LI），并且迫切需要在微米级进行准确的非破坏性分析，但使用EPMA对LI的LI量化尚未成功进行。最近开发的周期性多层允许围绕特征性的li k发射〜50 eV [1]的能量范围的光谱，但是配备有弯曲的晶体光谱仪和标准商业化多层的微型探针检测和定量没有衍射光栅仍然具有挑战性。LI检测的困难是由不同的因素引起的：LI的荧光产量极低，很少有Li 1S核心孔的衰减产生的特征光子，有利于螺旋电子的发射。由于其低能量，光子甚至在离开样品及其最终涂层之前就被强烈吸收。因此，信号主要来自可能受到污染的薄表面层，并且可能对电子轰击敏感。微探针成分，尤其是通过分离窗口的进一步吸收光子，将降低测得的强度。由于Li K发射（2p - 1s转变）涉及价电子，因此Li发射带的形状高度依赖于价带中的状态密度（DOS），并且高度依赖于锂原子的化学状态。SCI。 2021，11，6385。 2022，51（4），403。SCI。2021，11，6385。2022，51（4），403。某些EV和强峰形变化的化学位移可能会发生，对于光元的EPMA应该是预期的[2,3]，使定量分析变得复杂。这项工作显示了不同材料中LI定量EPMA的一些有希望的结果，包括电池化合物和LI浓度降至2％的金属合金。在整合新检测系统以及使用适用于低压EPMA的实际标准和校正程序进行定量程序之后，这是可能的。即使需要进行额外的调查，研究人员的锂表征也引起了极大的兴趣。我们表明，即使EPMA包含在重矩阵中，EPMA是对LI进行定量分析的强大工具，其元素显示出与LI相同的光谱范围内的特征发射带。这种新颖的LI量化方法比使用SEM或配备了多层光栅的ENER或电子微探针检测到其他技术更容易访问，并且比检测更便宜。[1] Polkonikov，V.，Chkhalo，N.，Pleshkov，R.，Giglia，A.，Rividi，N.，Brackx，E.，Le Guen，K.[2] Schweizer，P.，Brackx，E.，Jonnard，P。，X射线光谱。[3] Hassebi，K.，Le Guen，K.，Rividi，N.，Verlaguet，A.，Jonnard，P.，X-Ray Spectrom。（http://doi.org/10.1002/xrs.3329）在印刷中。
某些复合材料的屏蔽有效性替代品
摘要：铅提供有效的屏蔽层抗辐射，因为铅具有高密度和原子数，从而使其有效吸收X射线光子。铅围裙是用于保护患者免受不必要的暴露和放射学人员免受职业暴露的辐射保护服装。除了良好的辐射保护铅被认为是重金属，由这种材料制成的围裙可能繁琐而累人，尤其是长时间。也是铅是剧毒物质，如果不正确处理和处置，则带来环境和健康风险。研究人员正在积极探索辐射屏蔽围裙中铅的替代品，其材料具有钨，二硫酸钡，硫酸钡和某些聚合物复合材料以及某些由于其可比的辐射屏蔽效应而出现的潜在替代品，而毒性的毒性比铅低于铅。铅替代复合材料的三种组合W-SN-BA-PVC，W-SN-CD-PVC，Sn-GD-W-PVC在宽光束几何学的诊断放射学的能量范围内进行了研究。与含有复合材料的标准铅相比，在30-60 KEV和结果之间评估了这些材料在辐射衰减方面的辐射屏蔽效应。没有铅替代复合材料可在低Energie 30 KEV中提供更好的保护。复合W-SN-BA-PVC可提供相当大的衰减，但始终低于标准。复合材料W-SN-CD-PVC在40-60 KEV内显示出更好的衰减，而SN-GD-W-PVC在60 KEV时显示出更好的衰减。光电效应绝大多数主要主导了该能量范围内的能量转移和吸收。因此，铅替代复合屏蔽层可以有效地屏蔽40至60 KEV范围内的X射线能量。关键字：屏蔽效率，辐射屏蔽，铅的替代品，复合材料，蒙特卡洛模拟1。引入辐射屏蔽服装或铅围裙通常用于保护医疗患者和工人在医院，诊所和牙科办公室的诊断成像期间暴露于直接和继发辐射。使用类似的材料用于其他应用，例如用于保护在机场扫描仪或类似设备附近工作人员的行李扫描仪。在大多数这些环境中，典型的峰X射线能量范围为60至120 kVp，对应于大约35-60 keV的平均能量[1]。辐射屏蔽的有效性随成分材料的光电衰减系数，服装的厚度和辐射的能量谱[1]而有很大变化。传统上由铅制成的围裙已用于诊断放射学和介入试验中，因为它们在降低患者和操作员的辐射剂量方面具有非凡的效率。没有这些盾牌，直接接触电离辐射可能会导致健康组织中的生物学损害。尽管铅盾牌对减轻辐射剂量的有益，但对患者和辐射人员进行了疑问，但对长时间使用的安全性提出了疑问。证明了使用铅围裙的使用与背痛的发展之间的关系[3]。最近的一项研究由于铅的密度，这些盾牌是如此重，因此其携带是一项负担重大的任务，尤其是在长期过程中，例如在介入的血管造影中，如Moore等人。此外，由于铅是有毒元素，因此长期使用可能会危害用户的健康[4]。最近，研究人员对寻找重量较小且可能使用相同衰减的替代性无毒材料的兴趣增加，而不是铅来克服其质量和毒性问题[5]。
戴维·T·杨
David T. Young Young 博士的主要科学兴趣和贡献集中在研究和了解太阳系等离子体的化学成分以及成分对行星磁层动力学的影响。 为了追求这些兴趣，Young 博士领导或参与了几种广泛用于研究空间等离子体的尖端光谱仪的设计和开发。 基于他的仪器进行的实验有助于更好地了解陆地、行星和彗星磁层。 20 世纪 70 年代，Young 博士表明地球磁层的成分与太阳周期的紫外线辐射密切相关。 20 世纪 80 年代，他的工作集中于研究赤道磁层中发现的自生离子回旋波对重离子（He + 和 O + ）的加速。 20 世纪 90 年代，他的工作主要集中于开发他正在开发的仪器的测量技术。到了 21 世纪初和 21 世纪 10 年代，杨博士将注意力转向了土星磁层的成分相关复杂性。他发现冰卫星释放的“水离子”主导着土星的磁层。他还致力于了解土卫六复杂的大气层和电离层，它们主要由带正电和负电的重碳分子组成。正是这些分子形成了覆盖土卫六表面的气溶胶颗粒。杨博士的实验室研究推动了尖端离子质谱技术的发展，开辟了新的实验可能性。他是第一个将质谱仪的能量范围和灵敏度提高了几个数量级的人，例如极地任务中的热离子动力学实验。他的工作导致了能量谱仪的小型化和性能的提高，例如罗塞塔号任务中的离子电子传感器，以及质谱仪，例如深空一号上的行星探索等离子体实验。 2002 年，他发明并领导了用于欧罗巴快船任务的超高分辨率 MASPEX 质谱仪（性能超越大多数实验室仪器）的早期开发。1988 年，杨博士构思了卡西尼等离子体光谱仪 (CAPS)，这是一套集成的三台仪器套件，用于卡西尼号土星任务。由于他在伯尔尼大学期间在欧洲拥有长达十年的经验，他能够组建和管理一个团队，该团队最终包括来自美国和五个欧洲国家的 170 名科学家和工程师。1990 年，NASA 选择 CAPS 并由杨博士担任首席研究员，部分原因是欧洲团队的贡献为 NASA 在整个任务期间节省了 1500 万美元（以 2022 年的美元计算）。2019 年，卡西尼项目管理部门告知他，CAPS 的数据为 500 多篇出版物和 26 篇博士论文做出了贡献。在他的职业生涯中，杨博士Young 为实验空间科学界做出了贡献，他在四所机构设计和建造了高精度校准系统：莱斯大学、伯尔尼大学、洛斯阿拉莫斯大学和西南研究院的两所机构。这些系统已用于各种项目，包括阿波罗月球表面实验包、欧空局的罗塞塔号 67P/Churyumov-Gerasimenko 任务和卡西尼号。除了实验空间科学工作外，Young 博士的兴趣还包括教育下一代。为此，他教授了磁层物理和伽马射线光谱学课程（伯尔尼大学），以及空间仪器和航天器设计课程（伯尔尼大学）